Introducción
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En la antigua Grecia dos concepciones compitieron por dar una interpretación racional a cómo estaba formada la materia.
Demócrito consideraba que la materia estaba formada por pequeñas partículas indivisibles, llamadas átomos. Entre los átomos habría vacío.
Aristóteles era partidario de la teoría de los cuatro elementos, según la cual toda la materia estaría formada por la combinación de cuatro elementos: aire, agua, tierra y fuego.
La teoría de los cuatro elementos fue la aceptada durante muchos siglos. Siguiendo la teoría aristotélica los alquimistas (que están considerados como los primeros químicos) intentaban obtener la Piedra Filosofal que les permitiría transmutar los metales en oro, curar cualquier enfermedad y evitar, incluso, la vejez y la muerte.
Su incesante trabajo en el laboratorio dio como fruto la invención o perfeccionamiento de muchos procedimientos aún hoy usados en los laboratorios (entre ellos la destilación), la síntesis de numerosos compuestos (como el ácido clorhídrico, sulfúrico o nítrico), el descubrimiento de técnicas metalúrgicas, la producción de tintes, pinturas o cosméticos… etc.
Un modelo atómico es un representación teórica que describe la estructura y e comportamiento del átomo
Los modelos atómicos intenta explicar como están organizados los electrones ,protones y neutrones dentro del átomo , así como interactúan entre si y con otros átomos . son fundamentales para comprender la naturaleza de la materia y son base de muchas áreas de la ciencia
El átomo se pudo observar y fotografiar hace pocos años gracias al microscopio electrónico. Pero ¿cómo es un átomo? Esta fue la pregunta que se hicieron los científicos, y querer responderla les permitió investigar, trabajar y dedicar mucho tiempo al tema.
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Teoría atomista:
En el siglo V a.C., Leucipo pensaba que sólo había un tipo de materia. Sostenía, además, que si dividíamos la materia en partes cada vez más pequeñas, acabaríamos encontrando una porción que no se podría seguir dividiendo. Un discípulo suyo, Demócrito, bautizó a estas partes indivisibles de materia con el nombre de átomos, término que en griego significa “que no se puede dividir”. Para el año 400 a. de C. Demócrito y Leucipo propusieron la primera teoría atómica llamada la "Discontinuidad de la Materia".
Los atomistas pensaban que:
- Todo está hecho de átomos. Si dividimos una sustancia muchas veces, llegaremos a ellos.
- Las propiedades de la materia varían según como se agrupen los átomos.
- Los átomos no pueden verse porque son muy pequeños.
- Los átomos son eternos.
- Las propiedades de la materia varían según el agrupamiento de los átomo
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Teoría continuista:
Aproximadamente del año 400 antes de Cristo hasta finales de 1500, el átomo fue olvidado.
Aristóteles había creído que toda la materia estaba hecha de cuatro elementos: fuego, agua, tierra y aire, esta teoría se llamó continuista. Como Aristóteles era un sabio, la gente aceptaba la teoría de los cuatro elementos y el avance del estudio de la materia quedó estancado durante varios siglos.
Los continuistas pensaban que:
- Los átomos no existen. No hay límite para dividir la materia
- Si las partículas, llamadas átomos, no pueden verse, entonces es que no existen.
- Todas las sustancias están formadas por las combinaciones de los 4 elementos básicos: agua, aire, tierra y fuego
Modelo atómico de Dalton:
La primera teoría atómica con carácter científico fue propuesta por el químico británico Dalton (1766-1844) en 1808.Dalton leyó los textos de Lavoisier, Boyle y otros científicos. Consideraba que todas las sustancias estaban formadas por partículas minúsculas e indivisibles que no eran observables. Los postulados de su teoría son las siguientes:
- Los elementos están constituidos por átomos, que son partículas materiales independientes, inalterables e indivisibles.
- Los átomos de un mismo elemento son iguales en masa y en le resto de propiedades.
- Los átomos de distintos elementos tienen diferentes masas y propiedades
- Los compuestos se forman por la unión de los átomos de los correspondientes elementos según una relación numérica sencilla y constante.
- En las reacciones químicas, los átomos ni se crean ni se destruyen, solamente se redistribuyen para formar nuevos compuestos.
Estas ideas de Dalton suponen el primer modelo teórico para explicar la química moderna. El principal argumento sobre la validez de la teoría atómica de Dalton era que permitía interpretar de forma lógica todas las leyes ponderales.
Posteriormente el químico sueco Jakob Berzelius (1779-1848) determino las masas atómicas de algunos elementos, con lo cual la inclusión del átomo como unidad básica en la estructura de la materia fue un hecho aceptado por la sociedad científica.
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Modelo atómico de Thomson:
El físico J.J. Thomson (1856-1940) demostró, en 1897, que en las descargas eléctricas en gases se producían partículas con carga eléctrica negativa que eran idénticas para cualquier gas. Thomson denominó a estas partículas electrones y concluyó que el electrón era un constituyente fundamental de átomo. Thomson propuso un modelo de átomo formado por unas partículas con carga eléctrica negativa (electrones), inmerso en un fluido de carga eléctrica positiva, que daba como resultado un átomo eléctricamente neutro. Este modelo es coherente con los experimento de tubos de descargas vistos antes. El descubrimiento del electrón indicaba que el átomo no es indivisible y que esta constituido por partículas subatómicas, algunas con carga eléctrica.
El modelo de Thomson fue bastante valorado ya que era capaz de explicar los siguientes fenómenos:
- La electrización: el exceso o defecto de electrones que tenga un cuerpo es el responsable de su carga negativa o positiva.
- La formación de iones: Un ion es un átomo que ha ganado o perdido uno o más electrones. Los electrones se pierden o se ganan con relativa facilidad, de manera que su número dentro del átomo puede variar, mientras que el número de protones es fijo siempre para cada átomo. Si un átomo pierde uno ó más electrones adquiere carga neta positiva (catión) y si gana uno ó más electrones adquiere carga neta negativa (anión)
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Modelo Atómico De Rutherford
Ernest Rutherford fue un químico y físico neozelandés que vivió entre los años 1871 y 1937 que dedicó gran parte de su vida a estudiar las partículas radioactivas (partículas alfa, beta y gamma) y fue el primero de todos en definir un modelo atómico en el que pudo demostrar que un átomo está compuesto de un núcleo y una corteza.
Ganó el Premio Nobel De La Química en 1908.
Para Rutherford el átomo estaba compuesto de un núcleo atómico cargado positivamente y una corteza en los que los electrones (de carga negativa) giran a gran velocidad alrededor del núcleo donde estaba prácticamente toda la masa del átomo.
Para Rutherford esa masa era muy muy pequeña.
Esa masa la definía como una concentración de carga positiva.
Los estudios de Rutherford demostraron que el átomo estaba vació en su mayor parte ya que el núcleo abarcaba casi el 100% de la masa del átomo
Realizó un extraordinario experimento que lo llevó a proponer un nuevo modelo atómico. Con su famoso experimento de la lámina de oro, que consistió en disparar un rayo de partículas alfa (α) a una laminilla muy fina de oro puro, observó que casi todas las partículas alfa (α) atravesaban directamente la laminilla sin desviarse, aunque unas cuantas partículas se desviaban y algunas rebotaban en la dirección de la que provenían,
Con este experimento, el científico llegó a las siguientes conclusiones:
1) El átomo está formado por una parte central o núcleo donde se concentra la carga
positiva y la mayoría de la masa. Esto lo comprobó cuando unas cuantas partículas se desviaban y otras rebotaban.
2) El átomo es extremadamente vacío. Lo comprobó cuando casi la mayoría de partículas alfa atravesaban la lámina de oro.
Estas conclusiones lo llevaron a proponer el modelo atómico nuclear, que explica que el átomo está formado por un núcleo pequeño cargado positivamente y alrededor giran los electrones cargados negativamente.
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Modelo atómico de Bohr:
En la primera mitad del siglo XX se realizaron unos descubrimientos que no podían ser explicados con el modelo de Rutherford. El físico N. Bohr propone un modelo en el que los electrones sólo pueden ocupar ciertas órbitas circulares. Los electrones se organizan en capas y, en cada capa tendrán una cierta energía, llenando siempre las capas inferiores (de menor energía) y después las superiores.
El modelo de Bohr se basa en tres postulados:
- El electrón gira en torno al núcleo en órbitas circulares de energía fija.
- Solo existen órbitas en las que los electrones tienen valores de energía determinados. Por eso, las órbitas se llaman también niveles de energía, designados con la letra n= 1, 2, 3,4…
- Cuando el electrón pasa de un nivel de energía superior a otro de energía inferior, la diferencia de energía se emite como luz.
El físico alemán A.Sommerfeld (1868-1951), discípulo de Bohr, propuso una ampliación del modelo atómico de su maestro.
Sommerfeld supuso que cada nivel de energía estaba subdividido a su vez en un conjunto de subniveles próximos en energía. Así, cada nivel tenía tantos subniveles como indicaba su número y podían albergar un número máximo de electrones.
El nivel n= 1 tiene un solo subnivel, denominado “1s”.
El nivel n= 2 tiene dos subniveles, denominados “2s”y “2p”.
El nivel n= 3 tiene tres subniveles, denominados “3s”, “3p” y “3d”.
El nivel n= 4 tienes cuatro subniveles, denominados “4s”, “4p”, “4d” y “4f”.
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Modelo atómico de Schrödinger:
El físico E. Schrödinger estableció el modelo mecano-cuántico del átomo, ya que el modelo de Bohr suponía que los electrones se encontraban en órbitas concretas a distancias definidas del núcleo; mientras que, el nuevo modelo establece que los electrones se encuentran alrededor del núcleo ocupando posiciones más o menos probables, pero su posición no se puede predecir con exactitud.
Si representamos con puntos las distintas posiciones que va ocupando un electrón en su movimiento alrededor del núcleo, obtendremos el orbital.
El modelo atómico actual fue desarrollado durante la década de 1920, sobre todo por Schrödinger y Heisenberg. Es un modelo de gran complejidad matemática.
De cualquier modo, el modelo atómico mecano-cuántico encaja muy bien con las observaciones experimentales.
En este modelo:
No se habla de órbitas, sino de orbitales.
Los orbitales atómicos tienen distintas formas geométricas.
El átomo está constituido por un núcleo central con casi toda la masa del átomo, que contiene partículas con carga positiva llamadas protones.
